Устройство для измерения угла отклоненияот вертикали

Устройство для измерения угла отклоненияот вертикали

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сомз Советскин

Социалистических

Республик

ИСАНИЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к-авт. свид-ву— (22) Заявлено 23.10.79 (21) 2834922/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

G 01 С 9/06

G 01 С 9/12

Гееударстееннык кемнтет ло делам нзееретеннй х открытий

Опубликовано 5.06.81. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 25.06.81 (53) УДК 528.541 (088.8) В. А. Павленко, Г. С. Алексеев и О. Г. Серова (72) Авторы изобретения

Московский ордена Трудового Красного Знамени горный институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА

ОТКЛОНЕНИЯ ОТ ВЕРТИКАЛИ

Изобретение относится к измерительной технике, а точнее к устройствам, служащим для измерения углов отклонения объектов от вертикали.

Известны устройства для определения угла наклона, содержащие инерционную массу и струнный преобразователь магнитноэлектрического типа (1).

Недостатком таких устройств является наличие подвижных частей, что ведет к появлению люфтов, и, соответственно, снижению точности измерений и надежности.

Известен также компенсационный датчик маятникового типа, содержащий маятник, емкостной преобразователь, компенсационные гири, который позволяет повысить точность измерения за счет компенсационной структуры построения датчика (2).

Однако и это устройство имеет недостатки, свойственные всем датчикам маятникового типа из-за наличия подвижных частей.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее корпус, внутри которого на оси подвешен маятник, струнный дифференциальный преобразователь, магнитные системы, усилители возбуждения колебаний струн, блок сравнения. Струны преобразователя, расположенные по одной прямой и укрепленные одними концами на штанге маятника, закреплены другими концами на корпусе (3).

Недостатками данного устройства является наличие подвижных частей, ведущих к появлению люфтов, что значительно снижает точность измерений, а также малый рабочий диапазон -15 .

1О

Цель изобретения — повышение точности и расширение рабочего диапазона.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения угла отклонения от вертикали, содержащем корпус, внутри которого на штанге подвешен груз, соединенный со струнным дифференциальным преобразователем, усилитель возбуждения колебаний струн и блок сравнения, штанга выполнена в виде биморфного пьезокерамического кристалла, на одном конце которого закреплен груз, а другой конец. жестко соединен с корпусом, причем выходы усилителей возбуждения колебаний струн соединены со входами блока сравнения, выход ко838337 торого соединен с биморфным пьезокерамическим кристаллом.

На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит корпус 1, маятник, состоящий из штанги, выполненной в виде биморфного пьезокерамического кристалла

2 с закрепленным на одном его конце грузом 3, второй конец кристалла 2 жестко связан с корпусом 1 устройства. На грузке 3 маятника закреплены струны 4, 5, вторыми концами закрепленные на корпусе 1. Выходы усилителей 6, 7 возбуждения колебаний струн соединены со входами блока 8 сравнения, выход которого соединен с биморфным пьезокерамическим кристаллом 2.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии внешних воздействий, т. е. при угле отклонения равном нулю, собственные частоты струн 4, 5 равны и соответственно равны частоты на выходе усилителей 6, 7 и выходное напряжение блока 8 сравнения равно нулю.

При отклонении корпуса 1 от вертикали на угол 4- возникает сила F = P sin, где

P сила тяжести груза 3 маятника, пытающаяся изогнуть штангу, выполненную в виде биморфного пьезокерамического кристалла 2.

При этом собственные частоты струн 4, 5 начинают изменяться (одна увеличивается, другая уменьшается), соответственно изменяются частоты сигналов с усилителей 6, 7.

На выходе блока 8 сравнения появляется напряжение, подающееся на биморфный пьезокерамический кристалл 2. Под действием напряжения биморфный пьезокерамический кристалл 2 воздействует на груз 3, компенсируя силу, возникшую при отклонении корпуса 1 устройства от вертикали. Таким образом, все элементы датчика остаются неподвижными. При этом сигнал с выхода блока 8 сравнения является аналогом угла отклонения от вертикали и служит выходным сигналом датчика.

Предлагаемое устройство для измерения угла отклонения от вертикали имеет преимущество по сравнению с известным за счет использования штанги, выполненной в виде биморфного пьезокерамического кристалла, соединяющего в себе функции упругого и силового элемента. Это позволяет исключить подвижные части и приводит к повышению точности измерений и возможности использовать его на подвижных объектах. Изменяя массу груза маятника, можно расширить рабочий диапазон устройства от 0 — 90 (большие массы позволяют измерять малый углы и наоборот).

Устройство для измерения угла отклонения от вертикали, построенное по компенсационному принципу, позволяет использовать его непосредственно не только в системе контроля Отклонения от вертикали, но передавать его выходной сигнал непосредственно в систему стабилизации роторного экскаватора. Одновременное использование сигнала датчика в системе контроля и управления, резкое повышение точности и надежности устройства позволит получить экономический эффект на один экскаватор в размере

10 тыс. руб. в год.

Формула изобретения

Устройство для измерения угла отклонения от вертикали, содержащее корпус, внутри которого на штанге подвешен груз, соединенный со струнным дифференциальным преобразователем, усилитель возбуждения колебаний струн и блок сравнения, отличаюи(ееся тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения рабочего диапаЗ0 зона, н танга выполнена в виде биморфного пьезокерамического кристалла, на одном конце которого закреплен груз, а другой конец жестко соединен с корпусом, причем выходы усилителей возбуждения колебаний струн соединены со входами блока сравнения, выход которого соединен с биморфным пьезокерамическим кристаллом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

40 1. Авторское свидетельство СССР № 300759, кл. G 01 С 9/06,,24.03.69.

2. Авторское свидетельство ПНР № 82296, кл. G 02 С 9/08, 1978.

3. Авторское свидетельство СССР № 540137, кл. G 01 С 9/06, 17.07.75 (прототип).

838337

Составитель Л. Колюбакина

Редактор С. Тимохина Техред А. Бойкас Корректор Г. Решетник

Заказ 4403/55 Тираж 642 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4